(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールド装置の端子ブロック内の流体を検出する方法であり、
前記フィールド装置を制御室に接続する電流ループに、選択された周波数で初期ＡＣ試験信号を印加するステップであって、前記電流ループは前記フィールド装置の前記端子ブロック内に位置する第１の端子及び第２の端子によって前記フィールド装置に接続されており、前記初期ＡＣ試験信号は、前記端子ブロック内に流体が存在しないときに、提供されるステップと、
前記初期ＡＣ試験信号に応じて初期ＡＣ電圧振幅を測定するステップと、
前記電流ループに、前記選択された周波数で後続のＡＣ試験信号を印加するステップと、
前記後続のＡＣ試験信号に応答して発生された後続のＡＣ電圧振幅を測定するステップと、
前記初期ＡＣ電圧振幅を前記後続のＡＣ電圧振幅と比較することによって、前記電流ループのインピーダンスの変化を検出するステップと、
を含み、
前記電流ループの前記インピーダンスの変化が、前記第１の端子と前記第２の端子との間で前記端子ブロック内に流体が存在することを示すことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記初期ＡＣ試験信号に応じて測定される前記初期ＡＣ電圧振幅を、前記フィールド装置内に位置するメモリに記憶するステップと、
前記後続のＡＣ試験信号に応じて測定される前記後続のＡＣ電圧振幅を、前記フィールド装置内に位置する前記メモリに記憶するステップと、
をさらに含み、前記端子ブロック内に流体が存在するかどうかを判定するために、前記初期ＡＣ電圧振幅と、前記後続のＡＣ試験信号に応じて測定される前記後続のＡＣ電圧振幅とがマイクロプロセッサに提供される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記初期ＡＣ試験信号に応じて測定される前記初期ＡＣ電圧振幅を前記制御室へ通信するステップと、
前記後続のＡＣ試験信号に応じて測定される前記後続のＡＣ電圧振幅を前記制御室へ通信するステップと、
をさらに含み、前記制御室は、前記初期ＡＣ電圧振幅と前記後続のＡＣ電圧振幅とに基づいて前記端子ブロック内に流体が存在するかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記フィールド装置の前記端子ブロック内の前記流体の存在を、前記フィールド装置に接続された制御室に通知するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記結果として生じるＡＣ電圧振幅を測定するステップは、前記フィールド装置の前記第１の端子と第２の端子とに接続されたハンドヘルド装置を使用するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
フィールド装置の端子ブロック内の流体を検出するフィールド装置であって、
端子ブロックと、
前記フィールド装置の前記端子ブロック内に囲まれた第１の端子及び第２の端子であって、前記フィールド装置が、前記第１の端子及び前記第２の端子にそれぞれ接続されて電流ループを形成するペア線によって、制御室から電力の供給を受け、且つ該制御室と通信を行い、前記端子ブロック内に流体が集まると、流体が前記第１の端子及び前記第２の端子と接触する状態になる、前記第１の端子及び第２の端子と、
プロセス変量を検出するためのセンサ装置と、
前記電流ループを介して前記検出されたプロセス変量を前記制御室に通信し、且つ前記電流ループ上に選択された周波数で交流（ＡＣ）試験信号を発生するための、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続された電流調整回路と、
前記電流調整回路により供給される前記ＡＣ試験信号に応じて結果として生じるＡＣ電圧振幅を測定するように接続されたＡＣ測定装置と、
を備え、前記測定したＡＣ電圧振幅に基づいて、前記端子ブロック内の前記流体の存在が検出され、前記流体の存在が、前記第１の端子と前記第２の端子との間に流体が存在することによって引き起こされる前記電流ループのインピーダンスの変化によって特徴付けられることを特徴とするフィールド装置。
【請求項７】
前記ＡＣ測定装置は、
抵抗素子と、
前記結果として生じるＡＣ電圧振幅を測定するように前記抵抗素子をまたいで接続されたＡＣ測定装置と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載のフィールド装置。
【請求項８】
前記測定したＡＣ電圧振幅に関する前記ＡＣ測定装置から入力を受信するように接続されたマイクロプロセッサをさらに含み、該マイクロプロセッサは、前記測定したＡＣ電圧振幅に基づいて前記端子ブロック内に流体が存在するかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項６に記載のフィールド装置。
【請求項９】
前記マイクロプロセッサは、前記電流ループ上に発生し且つ前記第１の端子及び前記第２の端子との間に流体が存在しない時の第１のインピーダンスによって特徴付けられる初期ＡＣ試験信号に応じて測定される初期ＡＣ電圧振幅を、後続するＡＣ試験信号に応じて測定される後続するＡＣ電圧振幅と比較することにより、前記端子ブロック内に流体が存在するかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項８に記載のフィールド装置。
【請求項１０】
前記マイクロプロセッサは、システムを初期化する際に、前記ＡＣ試験信号に応じて測定される前記結果として生じるＡＣ電圧振幅を、前記電流ループに関連する初期インピーダンスに基づいて選択されるしきい値ＡＣ電圧振幅と比較することにより、前記端子ブロック内に流体が存在するかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項８に記載のフィールド装置。
【請求項１１】
フィールド装置の端子ブロック内の流体の存在を検出するためのシステムであって、
端子ブロックと、
前記フィールド装置の前記端子ブロック内に囲まれた第１の端子及び第２の端子であって、前記フィールド装置が、前記第１の端子及び前記第２の端子にそれぞれ接続されて電流ループを形成するペア線によって、制御室から電力の供給を受け、且つ該制御室と通信を行い、前記端子ブロック内に流体が集まると、流体が前記第１の端子及び前記第２の端子と接触する状態になる、前記第１の端子及び第２の端子と、
前記電流ループに、選択された周波数で交流（ＡＣ）試験信号を印加するための手段と、
前記ＡＣ試験信号に応じて結果として生じるＡＣ電圧振幅を測定するための手段と、
前記測定したＡＣ電圧振幅に基づいて前記端子ブロック内の前記流体の存在を検出するための手段と、
を備え、前記流体の存在が、前記第１の端子と前記第２の端子との間に流体が存在することによって引き起こされる前記電流ループのインピーダンスの変化によって特徴付けられることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
前記選択された電流ループに前記ＡＣ試験信号を印加するための手段は、前記フィールド装置のデジタル通信能力を利用して、前記第１の端子と第２の端子との間に供給される電流を選択した周波数で変調する、前記フィールド装置内に位置する電流調整回路を含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
ＡＣ試験信号を印加するための前記手段及び結果として生じるＡＣ電圧振幅を測定するための前記手段は、前記フィールド装置内の通信チップセット上に位置する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
結果として生じるＡＣ電圧振幅を測定するための前記手段は、
ＡＣ試験信号を印加するための手段により発生する前記ＡＣ試験信号を受信するように接続された測定抵抗器と、
前記測定抵抗器を横切って発生する前記ＡＣ電圧振幅を測定するためのＡＣ結合測定装置と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記端子ブロック内の前記流体の存在を検出するための前記手段は、前記ＡＣ試験信号に応じて測定される前記ＡＣ電圧振幅を、前記電流ループの初期インピーダンスに基づいて選択されるしきい値ＡＣ電圧振幅と比較して、前記電流ループに関連するインピーダンスの変化を検出する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記端子ブロック内の前記流体の存在を検出するための手段は、前記ＡＣ試験信号に応じて測定される前記ＡＣ電圧振幅を、初期ＡＣ試験信号に応じて測定される初期ＡＣ電圧振幅と比較して、前記電流ループに関連するインピーダンスの変化を検出する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記初期ＡＣ試験信号に応じて測定される前記初期ＡＣ電圧振幅を、前記フィールド装置内に位置するメモリに記憶するための手段と、
前記ＡＣ試験信号に応じて測定される前記ＡＣ電圧振幅を、前記フィールド装置内に位置する前記メモリに記憶するための手段と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールド装置の状態のモニタリングに関する。具体的には、本発明は、フィールド装置内の流体の存在を検出するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの工業環境では、制御システムを使用して在庫、工程などをモニタし、制御する。典型的な制御システムは、集中制御室と、制御室から地理的に移動した数多くのフィールド装置とを含む。フィールド装置は、アナログ通信手段又はデジタル通信手段のいずれかを使用して処理データを制御室へ通信する。
【０００３】
従来、アナログフィールド装置は２線式ツイストペア電流ループによって制御室に接続され、個々のフィールド装置が１本の２線式ツイストペアループによって制御室に接続されていた。フィールド装置のハウジング内には、ツイストペア電流ループをフィールド装置内の回路に接続するための端子が設置される。この領域は、フィールド装置の端子ブロック領域と呼ばれる。通常、２線間で約２０〜２５ボルトの電圧差が維持され、４〜２０ミリアンペア（ｍＡ）の間の電流がループを通り抜ける。アナログフィールド装置は、電流ループを通り抜ける電流を、感知したプロセス変量に比例する電流に変調することにより、信号を制御室へ送信する。変調電流の振幅を求めるために、受信装置が、通常は制御室に位置する負荷抵抗器を横切る電圧を測定する。
【０００４】
従来、フィールド装置は１つの機能のみを実行することができたが、最近では、電流ループにデジタルデータを重ねるハイブリッドシステムが分散制御システムにおいて使用されてきている。Ｈｉｇｈｗａｙ  Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ（ＨＡＲＴ）、及びＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ（ＩＳＡ）のフィールドバスＳＰ５０標準は、電流ループ信号にデジタル搬送波信号を重ねる。ＨＡＲＴ標準は、周波数偏移変調（ＦＳＫ）を使用して、電流ループを介してデジタルデータを送信し、１２００及び２４００ボーの周波数で動作する。電流ループを介してデジタル情報を通信するための他の共通のプロトコルに、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎフィールドバス、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、及びＤｅｖｉｃｅＮｅｔがある。通常、これらのシステムはＨＡＲＴプロトコルよりもはるかに高い周波数で動作する。デジタル搬送波信号を使用して、二次情報及び診断情報を送ることができる。搬送波信号を介して提供される情報の例には、二次プロセス変量、（センサ診断、装置診断、配線診断、プロセス診断などの）診断情報、動作温度、センサ温度、較正データ、装置ＩＤ番号、構成情報などが含まれる。従って、単一のフィールド装置が様々な入力及び出力変数を有することができるとともに様々な機能を実行することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フィールド装置は多くの場合物理的に厳しい環境にあり、１つの潜在的な問題にフィールド装置の端子ブロック領域内の流体の収集がある。端子ブロック内の流体の存在が、端子ブロック内に位置する端子及び電線に腐食作用を及ぼし、最終的にフィールド装置を故障させる可能性がある。しかしながら、個々のフィールド装置を定期的に検査することは困難かつ多大な時間を要する。従って、フィールド装置の端子ブロック内の流体の存在を自動的に検出するためのシステムを設計することが有益となろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、フィールド装置の端子ブロック内の流体を検出するためのシステム及び
方法を提供する。電流ループ上にＡＣ試験信号を発生させ、結果として生じるＡＣ電圧振幅を測定する。フィールド装置の端子間に流体が存在することによって生じるインピーダンスの増加を、測定したＡＣ電圧振幅に基づいて検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】端子の位置を示すために開放したフィールド装置の斜視図である。
【図２】フィールド装置内に位置する構成要素の機能ブロック図である。
【図３】フィールド装置が使用する電流調整回路の回路図である。
【図４】端子漏れが存在する電流ループによって制御室に接続されたフィールド装置を示す回路図である。
【図５】ＡＣ試験信号の発生及びフィールド装置内に生じるＡＣ電圧振幅の測定に使用する構成要素の接続を示す機能ブロック図である。
【図６】フィールド装置の端子ブロック内の流体を検出する方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、ハウジング１２、センサ基板１４、回路基板１６、及び（１８ａ及び１８ｂで表記する少なくとも２つの端子を含む）端子ブロック１７を含むフィールド装置１０を示す図である。センサ基板１４は、（圧力、温度、流量などの）プロセス変量を測定し、この測定したプロセス変量を電子信号に変換する。回路基板１６は、従来型の４〜２０ｍＡアナログ通信技術、又は（ＨＡＲＴなどの）何らかの形のデジタル通信プロトコルのいずれかを使用して、センサ基板１４が供給する信号を制御室へ通信できる信号に変換する。制御室からの配線がフィールド導管ポート２０を通ってフィールド装置１０に入り、端子ブロック１７内の端子１８ａ及び１８ｂに接続される。
【０００９】
端子ブロック１７は、端子ブロック１７を覆ってカバー２１を設置できるようにするねじ山を含む。ハウジング１２及びカバー２１は、端子ブロック１７内における流体貯留などの環境因子から端子１８ａ及び１８ｂを保護する役割を果たすことが理想的である。これらの努力にもかかわらず、流体が浸透して端子ブロック１７内に貯留する場合がある。端子ブロック１７内における流体の存在は、端子１８ａ及び１８ｂに腐食作用を及ぼす可能性がある。端子１８ａ及び１８ｂにおける腐食は、フィールド装置１０と（図４に示す）制御室との間の通信に悪影響を与える可能性がある。従って、端子ブロック１７内の流体を検出する能力が非常に有益なものとなる。
【００１０】
図２は、モニタしたプロセス変量を、制御室へ伝える前にフィールド装置１０内でどのように処理するかを示す機能ブロック図である。図２に示すように、センサ基板１４は、センサ装置２０及びＡ／Ｄコンバータ２４を含み、回路基板１６は、マイクロプロセッサ２６及び通信チップセット２８を含む。センサ装置２０は、圧力又は温度などのプロセス変量を測定し、測定したプロセス変量をアナログ信号に変換する。センサ装置２０は、感知したプロセス変量を表すアナログ信号をＡ／Ｄコンバータ２４に供給し、このＡ／Ｄコンバータ２４がアナログ信号をデジタル信号に変換してこれをマイクロプロセッサ２６に供給する。マイクロプロセッサ２６（マイクロコントローラとも呼ばれる）は、計算を実行するとともに他の構成要素と通信できる装置のことを広く意味する。マイクロプロセッサ２６は、接続装置が供給する入力を記憶するためのメモリ装置を含むことができる。通信チップセット２８は、マイクロプロセッサ２６の要求に応じて、マイクロプロセッサ２６から受信した信号を制御室へ通信できる信号に変換する。
【００１１】
１つの実施形態では、通信チップセット２８は、端子１８ａと１８ｂとの間に供給される電流を４〜２０ｍＡの間に調節することにより制御室と通信し、この場合、通信チップセット２８が供給する電流の振幅が感知したプロセス変量の振幅を表す。また、通信チップセット２８は、標準的な４〜２０ｍＡ信号の上にデジタル信号を重ねることにより（すなわち、ＨＡＲＴプロトコルとして知られるプロトコルを使用して）制御室と通信することができる。さらに別の実施形態では、通信チップセット２８は、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎフィールドバス、又はＰｒｏｆｉｂｕｓなどのその他のデジタル通信プロトコルを使用して、全てのデータをデジタルで通信することができる。
【００１２】
図３は、（図２に示す）通信チップセット２８内に位置する電流調整回路３０の実施形態を示す回路図であり、この電流調整回路３０は、（これも図２に示す）マイクロプロセッサ２６が供給する入力を、４〜２０ｍＡのループ電流を使用して制御室に供給されるアナログ信号、又はデジタル信号のいずれかに変換する。電流調整回路３０は、入力端子ＶTXA及び入力端子ＶMSBと、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５と、（電流調整抵抗Ｒ０とも呼ばれる）抵抗器Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９と、演算増幅器ＯｐＡｍｐ１と、トランジスタＱ１及びＱ２と、端子１８ａ及び１８ｂに接続する出力端子＋ＰＷＲ及び−ＰＷＲとを含む。入力端子ＶTXA及びＶMSBにおいてマイクロプロセッサ２６により入力が供給され、出力端子＋ＰＷＲ及び−ＰＷＲを介して制御室へ出力が供給される。
【００１３】
電流調整回路３０は、入力端子ＶTXA及びＶMSBで受信した入力に基づいて、抵抗器Ｒ０を通じて発生した電流を調整する。マイクロプロセッサ２６が入力端子ＶMSBに供給する信号は感知したプロセス変量を表し、入力端子ＶMSBに供給する信号の振幅は、抵抗器Ｒ０を通じて供給される４〜２０ｍＡの電流の振幅を決定する。すなわち、電流調整回路３０は、抵抗器Ｒ０を通じて供給される電流を、入力端子ＶMSBにおいて供給される信号に基づいて４ｍＡから２０ｍＡの間で変化させる。
【００１４】
感知したプロセス変量を表す入力に基づいて電流調整回路３０が行う４〜２０ｍＡのアナログ電流調整に加え、電流調整回路３０はまた、抵抗器Ｒ０を通過する電流を調整して、制御室へデジタル信号を通信することができる。この例では、デジタル信号は、端子ＶTXAにおいてマイクロプロセッサ２６により電流調整回路に供給される。
【００１５】
１つの実施形態では、ＨＡＲＴ通信プロトコルを使用してデジタル信号が制御室へ通信される。このプロトコルは、周波数偏移変調（ＦＳＫ）を使用して、電流ループを介してデジタルデータを送信する。ＨＡＲＴ通信では、ＶTXAにおいて供給された入力が、４〜２０ｍＡ電流を１２００ヘルツ（Ｈｚ）又は２４００Ｈｚのいずれかにおいて約±０．５ｍＡ変調する。１２００Ｈｚにおける電流の変調は、低い又は「０」のデジタル信号を表し、２４００Ｈｚにおける電流の変調は、高い又は「１」のデジタル信号を表す。別の実施形態では、フィールド装置１０は、４〜２０ｍＡの電流調整を使用するアナログ通信の代わりに、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎフィールドバスとして知られるプロトコルを使用して制御室とデジタルで通信する。本開示の多くでは、フィールド装置１０が標準的な４〜２０ｍＡのアナログ信号を介して制御室と通信する実施形態について説明しているが、本発明はデジタル通信を使用する実施形態にも同様に適用可能である。以下の図４に関してより詳細に説明するように、本発明は、フィールド装置１０のデジタル通信能力を利用して、端子ブロック内の流体の存在を検出する。
【００１６】
図４は、フィールド装置１０の、モニタリングステーション又は制御室３２への接続を示す回路図である。この回路図の目的上、制御室３２との通信に関与する要素のみを示す。従って、（ここでは、理想的な電流源として表す）電流調整回路３０と、端子１８ａ及び１８ｂとによってフィールド装置１０をモデル化している。ここでは、制御室３２を、ＤＣ電源ＶCC、測定抵抗器ＲM1、測定装置３６、及び表示装置３８を含むようにモデル化している。フィールド装置１０は、ツイストケーブル又はペア線４０によって制御室３２に接続される。ケーブル容量ＣCは、ツイストペア線４０によって生み出される静電容量を表す。
【００１７】
フィールド装置１０とアナログ通信を行う場合、ＤＣ電源ＶCCが２線間の約２０〜２５ボルトの電圧差を維持し、４〜２０ミリアンペア（ｍＡ）の電流が電流ループを通り抜ける。電流調整回路３０が、端子１８ａ及び１８ｂに供給される電流の振幅を、感知したプロセス変量に比例する値に調整する。電流調整回路３０により端子１８ａ及び１８ｂに供給される電流の振幅は、ツイストペア線４０により制御室３２に供給される電流の振幅にほぼ等しい。測定抵抗器ＲM1を横切った結果の電圧を測定するために測定装置３６がＤＣ結合される。測定される電圧は、フィールド装置１０が供給する電流の振幅、及び測定したプロセス変量の値に対応する。
【００１８】
フィールド装置１０と制御室３２との間でデジタル通信を行う場合、電流調整回路３０が電流ループにデジタル信号を重ねる。例えば、図３に関して上述したように、ＨＡＲＴデジタル通信プロトコルが４〜２０ｍＡの電流を１２００ヘルツ（Ｈｚ）又は２４００Ｈｚのいずれかにおいて約±０．５ｍＡ変調してデジタル信号を表す。フィールド装置１０が送信するデジタル情報を受信するために測定装置３６もＡＣ結合される。すなわち、抵抗器ＲM1を横切った結果のＡＣ電圧振幅を測定する測定装置３６により、（ＨＡＲＴの利用において使用する）±０．５ｍＡの電流変調が検出される。他の実施形態では、フィールド装置１０が送信するデジタル情報を受信するために、ハンドヘルド測定装置が端子１８ａ及び１８ｂをまたいで接続される。
【００１９】
漏れ抵抗器ＲL、漏れコンデンサＣL、及び流体抵抗器ＲFにより、端子１８ａと１８ｂとの間の流体の存在をモデル化することができる。漏れ抵抗器ＲL及び漏れコンデンサＣLが流体と端子との間の接点をモデル化し、通常これらは大きい。例えば、漏れ抵抗器ＲLが約１メガオーム（ＭΩ）の値を有することができる一方で、漏れコンデンサは約１マイクロファラド（μＦ）の値を有することができる。流体抵抗は流体によって変化するが、通常は漏れ抵抗よりも小さい（例えば、１キロオーム（ｋΩ））。漏れ抵抗及び漏れ静電容量が大きいと、端子ブロック１７内の流体の存在に比較的影響を受けないＤＣ信号が生じる。一方で、デジタル通信用の電流制御回路３０により発生するＡＣ信号を使用して、端子１８ａと１８ｂとの間に流体が存在することによって生み出される全体のインピーダンス（すなわち、抵抗及び静電容量の組み合わせ）を検出することができる。
【００２０】
例えば、フィールド装置１０がＨＡＲＴ標準を使用して通信を行う場合、電流調整回路３０は、１２００Ｈｚ又は２４００Ｈｚのいずれかにおいて±０．５ｍＡのＡＣ試験電流を生じる。端子ブロック１７内に流体が存在しない（すなわち、端子漏れがない）状況では、漏れ抵抗器ＲL、漏れコンデンサＣL及び流体抵抗器ＲFが回路から除去される。（抵抗器ＲM1が、約２５０オームの値を有すると仮定した場合）ケーブル容量ＣCを考慮に入れなければ、電流調整回路３０により２４００Ｈｚで発生した±０．５ｍＡのＡＣ試験電流が、測定抵抗器ＲM1を横切って発生する±１２５ｍＶの信号をもたらす。ケーブル容量ＣCを考慮に入れた場合、フィールド装置１０により２４００Ｈｚで発生した±０．５ｍＡのＡＣ試験電流が、測定抵抗器ＲM1を横切って発生する約±１１７ｍＶまで減少したＡＣ電圧信号の振幅をもたらす。
【００２１】
端子ブロック１７内に流体が存在する場合、図４に示すように漏れ抵抗器ＲＬ、漏れコンデンサＣＬ、及び流体抵抗器Ｒｆが端子１８ａと１８ｂとの間に接続される。端子ブロック領域１７内の流体によってインピーダンスが追加される場合、電流調整回路３０により２４００Ｈｚで発生する±０．５ｍＡのＡＣ試験電流が、測定抵抗器ＲM1を横切って発生する約±９０ｍＶまで減少したＡＣ電圧信号の振幅をもたらす。従って、端子ブロック１７内に流体が存在することにより追加されるインピーダンスが、測定抵抗器ＲM1を横切って測定されるＡＣ電圧振幅に検出可能な減少をもたらすことになる。このＡＣ電圧信号の振幅における検出可能な減少により、本発明がフィールド装置１０の端子ブロック１７内に流体が存在するかどうかを判断できるようになる。
【００２２】
図５は、（図４に関して述べた、結果として生じるＡＣ電圧振幅を制御室３２内で測定する実施形態とは対照的に、）端子ブロック１７内の流体の検出に必要な構成要素が、フィールド装置１０内にローカルに位置する実施形態の機能ブロック図である。構成要素は、端子ブロック１７と、端子１８ａ及び１８ｂと、電流調整回路３０と、ＡＣ測定装置４２と、電源４４とを含む。
【００２３】
図４に関して述べたように、制御室３２が、端子１８ａと１８ｂとの間に約２０〜２５ボルトを供給する。電源４４は、端子１８ａと１８ｂとの間に接続されるとともに、制御室３２が供給する２０〜２５ボルトを使用して、（マイクロプロセッサ２６、電流調整回路３０、及びＡＣ測定装置４２などの）フィールド装置１０内に位置する装置及び構成要素に（＋ＰＷＲ及び−ＰＷＲで表す）調整電力を供給する。
【００２４】
（図３に関して説明したように）電流調整回路３０を接続してマイクロプロセッサ２６から入力を受信するとともに、端子１８ａ及び１８ｂに供給される電流を調整する。図３に関して述べたように、マイクロプロセッサ２６から受信した入力は、感知したプロセッサ変量を表す信号並びにデジタル信号を含むことができる。本発明では、マイクロプロセッサ２６が、電流調整回路３０に、決められた周波数でＡＣ試験信号を発生させるように定期的に命令して、端子ブロック内に流体が存在するかどうかを判断することができる。代替の実施形態では、フィールド装置１０が、ＡＣ試験信号を発生させ、結果として生じるＡＣ電圧振幅を測定するようにフィールド装置１０に命令する要求を制御室３２から受信することができる。
【００２５】
電流調整回路３０が発生させたＡＣ試験信号に応じて発生するＡＣ電圧振幅をモニタするために、ＡＣ測定装置４２が接続される。１つの実施形態では、電流調整回路３０と同じ特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に、ＡＣ結合測定装置が組み込まれる。
【００２６】
図５に示すように、電流調整回路３０と端子の一方（この場合は端子１８ｂ）との間にＡＣ測定装置４２が電気的に接続される。ＡＣ測定装置４２は、測定抵抗器（図示せず）及びＡＣ結合測定装置（図示せず）を含むことができる。ＡＣ試験信号に応じて測定抵抗器を横切って発生するＡＣ電圧振幅が、ＡＣ結合測定装置により測定される。
【００２７】
図５に示すように、ＡＣ測定装置４２を接続して、測定したＡＣ電圧振幅をマイクロプロセッサ２６に供給し、このマイクロプロセッサ２６が、測定値をローカルに記憶するか、或いは電流調整回路３０を介して測定値を制御室３２へデジタルで通信するかのいずれかを行うようにすることもできる。また、マイクロプロセッサ２６は、測定したＡＣ電圧振幅に基づいて、端子ブロック１７内で検出された流体の存在を示す制御室３２へのアラーム又は通知を開始するかどうかを決定することができる。この決定は、ＡＣ試験信号に関して測定した以前のＡＣ電圧振幅に基づいて行うことができ、或いはマイクロプロセッサ２６が、端子ブロック内に流体が存在するかどうかを判断するのに使用する何らかの予めプログラムしたしきい値レベルに基づくものであってもよい。
【００２８】
図６は、フィールド装置１０の端子ブロック１７内の流体の検出に使用する１つの方法のフローチャートである。ステップ５０において、選択した周波数で初期ＡＣ試験信号が開始される。制御室３２の要求に応じて初期試験信号を開始することができ、或いはフィールド装置１０を取り付けることによりこれを自動的に行うこともできる（すなわち、端子ブロック１７内に流体が存在しない場合）。
【００２９】
ステップ５２において、初期ＡＣ試験信号に応じて初期ＡＣ電圧振幅が測定される。上述したように、フィールド装置１０（図５に示すように）、又は制御室３２（図４に示すように）のいずれかの内部でＡＣ電圧振幅の測定を行うことができる。
【００３０】
ステップ５４において、初期ＡＣ電圧振幅がメモリに記憶される。１つの実施形態では、フィールド装置１０内でローカルに測定された初期ＡＣ電圧振幅が、測定した初期ＡＣ電圧振幅をローカルに記憶するマイクロプロセッサ２６へ通信される。別の実施形態では、マイクロプロセッサ２６が、測定したＡＣ電圧振幅を制御室３２へ通信するように通信チップセット２８に命令し、制御室３２が制御室３２内に位置するメモリに測定値を記憶し始める。ＡＣ電圧振幅の測定が制御室３２によって行われる場合、制御室３２が制御室３２内に位置するメモリに測定値を記憶する。
【００３１】
ステップ５６において、後続するＡＣ試験信号が初期ＡＣ試験信号と同じ周波数で開始
される。この場合も、制御室３２の要求に応じて後続するＡＣ試験信号を開始することが
でき、或いはフィールド装置１０により内部的に開始することができる。例えば、フィー
ルド装置１０が後続するＡＣ試験信号を定期的に開始して、端子ブロック１７内に流体が存在するかどうかを判断することができる。
【００３２】
ステップ５８において、後続するＡＣ試験信号に応じて後続するＡＣ電圧振幅が測定される。後から測定するＡＣ電圧振幅は、（図５に示すように）フィールド装置１０によって、或いは（図４に示すように）制御室３２においてローカルに測定することができる。
【００３３】
ステップ６０において、後で測定したＡＣ電圧振幅がメモリに記憶される。後で測定したＡＣ電圧振幅を、フィールド装置１０内に位置するメモリ内にローカルに記憶することができ、或いは通信チップセット２８を介して制御室３２へ通信することができる。
【００３４】
ステップ６２において、（端子ブロック１７内に流体が存在しない状況を表す）初期ＡＣ電圧振幅を、後で測定したＡＣ電圧振幅と比較することにより、端子ブロック１７内の流体の存在が検出される。後で測定したＡＣ電圧振幅を初期ＡＣ電圧振幅と直接比較してもよく、或いは初期電圧振幅に基づいて決定したしきい値と比較してもよい。
【００３５】
ステップ６４において、ステップ６２において行われた判定に基づいて、フィールド装置１０の端子ブロック内の流体の存在に関する通知又はアラームが生成される。フィールド装置１０内で判定が行われる場合、フィールド装置１０のデジタル通信能力を利用して通知が制御室３２へ通信される。
【００３６】
図６に関して説明した方法は、フィールド装置１０の端子ブロック１７内の流体の存在を検出する１つの方法である。別の実施形態では、初期ＡＣ試験信号を生成し、結果として生じるＡＣ電圧振幅を測定するのではなく、システムを初期化した際に、顧客が電流ループのインピーダンスを特徴付け、端子ブロック１７内の流体の存在の検出に使用するしきいＡＣ電圧値を定める。フィールド装置１０が取り付けられ動作可能となった後、フィールド装置１０が制御室３２からの命令により特定の周波数でＡＣ試験信号を発生させ、結果として生じるＡＣ電圧振幅を（制御室３２内又は局所的にフィールド装置１０内のいずれかにおいて）測定するようになる。測定したＡＣ電圧振幅が選択したしきい値未満に下がる場合、フィールド装置１０の端子ブロック１７内に流体が存在するという判定が行われる。この判定に基づいて、制御室３２へ通知が通信される。
【００３７】
好ましい実施形態を参照しながら本発明について説明したが、当業者であれば、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく形状及び細部に変更を行うことができることを認識するであろう。例えば、測定するＡＣ電圧振幅の場所を、制御室３２に、ハンドヘルド装置に、或いはフィールド装置１０内に導くことができる。ＡＣ電圧振幅は、ＡＣ電圧振幅を測定する場所に関係なく、システム全体に加えられるインピーダンスを把握する手掛かりとなる。同様に、他の実施形態では、フィールド装置１０がＡＣ信号を発生させる必要はなく、ＡＣ信号を単独で発生させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  フィールド装置
１８ａ、１８ｂ  端子
３０  電流調整回路
３２  制御室
３６  測定装置
３８  表示装置
４０  ツイストペア線
【図１】
0005455644.tif 000002
【図２】
0005455644.tif 000003
【図３】
0005455644.tif 000004
【図４】
0005455644.tif 000005
【図５】
0005455644.tif 000006
【図６】
0005455644.tif 000007